LU103510B1 - Mechano-chemische Aktivierung mineralischer Materialien - Google Patents

Mechano-chemische Aktivierung mineralischer Materialien

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LU103510B1
LU103510B1 LU103510A LU103510A LU103510B1 LU 103510 B1 LU103510 B1 LU 103510B1 LU 103510 A LU103510 A LU 103510A LU 103510 A LU103510 A LU 103510A LU 103510 B1 LU103510 B1 LU 103510B1
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LU
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outlet
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activator
activation device
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Andreas Hamm
Hendrik Möller
Mona Cavelier
Michael Wilczek
Benjamin Berndzen
Hans-Bernd Humpe
Claudia Berger
Oliver Maier
Jan Strotmann
Taleb Edib Ben
Thomas Rüther
Bernd Alex Schulze
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Thyssenkrupp Ag
Schwenk Zement Gmbh & Co Kg
thyssenkrupp Polysius GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechano-chemischen Aktivierung eines mineralischen Materials, wobei die Vorrichtung eine Materialzufuhr 10, eine Aktivierungsvorrichtung 20, eine Trennvorrichtung 30 und einen Materialauslass 40 aufweist, wobei die Aktivierungsvorrichtung 20 einen Aktivatoreinlass 22 und einen Aktivatorauslass 24 aufweist, wobei die Trennvorrichtung 30 einen Trenneinlass 32 und einen Trennauslass 34 aufweist, wobei die Materialzufuhr 10 mit dem Aktivatoreinlass 22 schaltbar verbunden ist, wobei der Aktivatorauslass 24 mit dem Trenneinlass 32 verbunden ist, wobei der Trennauslass 34 schaltbar mit dem Aktivatoreinlass 22 oder dem Aktivatorauslass 24 verbunden ist.

Description

240514P00BE/240514P00DE 09.01.2025/103510 1/16
Mechano-chemische Aktivierung mineralischer Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vereinfachten Temperaturkontrolle des mineralischen Materials während der mechano-chemischen Aktivierung.
Während der mechano-chemischen Aktivierung wird in einem dazu geeigneten Aggregat, zum Beispiel einer Mühle, insbesondere einer Hochenergiemühle, ein sehr hoher
Energiebetrag in das Material eingebracht. Dieser Energieeintrag geht weit über die einfache Zerkleinerung hinaus, sondern erreicht die dritte Phase bei der vielmehr ein erneutes Anwachsen der PartikelgrôRe feststellbar ist. Dafür wird jedoch auch die kristalline Struktur derart verändert, dass eine Aktivierung des Materials erreicht wird.
Aus der DE 10 2023 106 210 A1 ist ein Verfahren zur Mahlung und puzzolanischen
Aktivierung in einer Rührwerkskugelmühle bekannt.
Aus der DE 10 2023 106 217 A1 ist ein Verfahren zur Mahlung und puzzolanischen
Aktivierung in zwei separaten Stufen einer Rührwerkskugelmühle bekannt.
Aus der DE 10 2023 106 221 A1 ist die Kombination aus mechano-chemischer und thermischer Aktivierung in wenigstens einer Rührwerkskugelmühle bekannt.
Aus der DE 10 2023 106 222 A1 ist die Farboptimierung bei der mechano-chemischen
Aktivierung von Tonen bekannt.
Aus der DE 10 2023 123 525 A1 ist ein Zementzusatzstoff aus Altbeton bekannt.
Aus der nachveréffentlichten DE 10 2023 133 379 ist eine mechano-chemische
Aktivierung mineralischer Materialien bekannt.
Aus der nachveräffentlichten DE 10 2023 133 383 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur temperaturoptimierten mechano-chemischen Aktivierung bekannt.
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Aus der nachverôäffentlichten DE 10 2023 133 386 ist ein Verfahren zum optimierten
Betreiben einer Mühle zur mechano-chemischen Aktivierung bekannt.
Aus der nachveréffentlichten DE 10 2023 133 387 ist eine mechano-chemische
Aktivierung mit Wärmekopplung bekannt.
Eine Herausforderung dabei ist, dass es durch die große eingebrachte Energiemenge zu einer Erwärmung des mineralischen Materials kommt. Jedoch ist eine zu starke
Erwärmung nachteilig, da dann insbesondere Kristallwasser aus dem mineralische
Material entfernt werden kann, was wiederum später nachteilige Eigenschaften beim
Abbinden erzeugt. Daher besteht die Herausforderung, das mineralische Material auch während des Aktivierungsvorgangs konstant deutlich unter 300 °C zu halten. Die Kühlung über die Bauteile der Aktivierungsvorrichtung sind durch die Oberfläche begrenzt. Daher ist eine Wärmeabfuhr insbesondere durch eine Erhöhung des Gaststromes möglich.
Dieses hat jedoch auch eine Auswirkung auf die Verweilzeit und damit auf die effektive
Aktivierung.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Prozess für die mechano-chemische Aktivierung vorzuschlagen, bei dem eine vereinfachte Temperaturregulierung des zu aktivierenden mineralischen Materials erfolgt.
Gelôst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen sowie durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 10 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur mechano-chemischen Aktivierung eines mineralischen Materials. Insbesondere werden Tone mechano-chemisch aktiviert, um als künstliche Puzzolane als Zementersatzstoff eingesetzt werden zu können. Daneben können auch andere mineralische Materialien, wie zum Beispiel Altbeton, ebenso mechano-chemisch aktiviert werden. Das Verfahren wird mit einer
Aktivierungsvorrichtung durchgeführt. Besonders geeignet als Aktivierungsvorrichtung ist
240514P00BE/240514P00DE 09.01.2025/103510 3/16 eine Rührwerkskugelmühle, da diese den hohen Energieeintrag, der für die mechano- chemische Aktivierung benötigt wird, besonders effizient in das mineralische Material eintragen kann. Da diese in diesem Fall jedoch nicht zur Zerkleinerung verwendet wird, was der Begriff Mühle suggeriert, ist die Bezeichnung Aktivierungsvorrichtung zutreffender, zumal nicht jede Mühle als Aktivierungsvorrichtung geeignet ist. Das
Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Befillen eines Aktivierungskreislaufes, in dem die Aktivierungsvorrichtung enthalten ist, mit dem zu aktivierendem Material, b) Mechano-chemisches, stufenweises Aktivieren des mineralischen Materials, wobei das Material im Kreislauf aus der Aktivierungsvorrichtung heraus und wieder in die
Aktivierungsvorrichtung hineingeführt wird, c) Entleeren des Aktivierungskreislaufes.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Aktivierungsvorrichtung somit mit einem deutlich größeren Gasstrom betrieben werden kann, sodass Wärme wesentlich leichter abgeführt werden kann. Zudem ermöglicht der Kreislauf im Schritt b) eine weitere Wärmeabfuhr aus dem mineralischen Material, sodass eine sehr effiziente
Temperaturkontrolle des mineralischen Materials möglich ist. Der sich daraus ergebende
Nachteil ist, dass aus dem prinzipiell kontinuierlichen Verfahren ein Batch-Verfahren wird.
Beim Vermahlen eines Materials stellt man in Abhängigkeit vom Energieeintrag drei
Stadien fest. Im ersten Stadium sinkt die Partikelgröße (mehr oder weniger linear) zum
Energieeintrag (Rittinger-Zone). Vereinfacht ausgedrückt, je mehr man mahlt, um so feiner wird das Produkt. Hierfür gibt es jedoch eine Grenze, eine Partikelgröße, die kaum mehr zu unterschreiten ist. Ab diesem Punkt kommt eine zweite Stufe, bei der sich die
Partikelgröße mit weiterem Energieeintrag nicht weiter verändern lässt (Aggregations-
Zone). Aus wirtschaftlichen Gründen vermeidet man bei einer Vermahlung daher den
Übergang von der ersten Stufe zur zweiten Stufe, da für mehr Aufwand eben kein weiterer
Zerkleinerungseffekt zu verzeichnen ist. Erhöht man die Energiezufuhr noch weiter, so kann eine dritte Stufe erreicht werden, bei der wieder ein Ansteigen der Partikelgröße feststellbar ist (Agglomerations-Zone). Dieser Bereich wird bei einer Vermahlung daher
240514P00BE/240514P00DE 09.01.2025/103510 4/16 noch viel eher vermieden, da mit geringerem Aufwand ein besseres Ergebnis in Bezug auf die PartikelgréRenverteilung erzielt werden kann.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es bei hohen Energieeinträgen, also im dritten
Stadium, zu Veränderungen des Materials selbst kommt, die beispielsweise bei Tonen, ebenso wie eine thermische Aktivierung, zu einer Aktivierung führt, also zu einer
Reaktivität, die die Verwendung als Bindemittel (und damit als Klinkerersatz) ermöglicht.
Dieses dritte Stadium ist somit die mechano-chemische Aktivierung und unterscheidet sich von dem Mahlen, welches in dem ersten Stadium durchgeführt wird. Somit ist Mahlen gemäß dem Stand der Technik eben nicht mechano-chemische Aktivierung und nicht jede Mühle nach dem Stand der Technik zur mechano-chemischen Aktivierung geeignet.
Auch weicht das Verfahren von üblichen Zerkleinerungsverfahren oder mechano- chemischen Aktivierungsverfahren dadurch ab, dass üblicherweise nach einem
Durchgang eine grôBenselektive Trennung erfolgt, wobei eine Fraktion dem Prozess zurückgeführt wird, die andere Fraktion als Produkt entnommen wird, Zum Beispiel wird bei einer Zerkleinerung üblicherweise die Grobfraktion zurückgeführt und die Feinfraktion als Produkt entnommen, während bei der mechano-chemischen Aktivierung üblicherweise die Feinfraktion zurückgeführt wird und die Grobfraktion als Produkt entnommen wird. Dieses entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, da in Schritt b) das Material, bevorzugt vollständig, der Aktivierungsvorrichtung erneut zugeführt wird und in Schritt c) vollständig entnommen wird, ohne dass eine größenselektive Trennung erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durchläuft das mineralische Material In
Schritt b) 2 bis 20 mal, bevorzugt 5 bis 12 mal, die Aktivierungsvorrichtung. Je häufiger das mineralische Material die Aktivierungsvorrichtung durchläuft, umso stärker kann die
Wärmeabfuhr erfolgen, umso geringer ist die maximale Temperaturerhöhung innerhalb des mineralischen Materials. Gleichzeitig stellt der Kreislauf einen Energieverbrauch dar, um das Material im Kreis zu führen, sodass aus Effizienzgründen eine geringere Anzahl an Umläufen vorteilhaft ist. Daher hat sich aus experimentellen Daten das oben genannte
Fenster als Optimum erwiesen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden alle Schritte parallel ausgeführt, sodass immer ein Teil an frischem, zu aktivierendem Material zugeführt, ein Teil des aktivierten Materials im Kreis zurückgeführt und der andere Teil entnommen wird.
Hierdurch ergibt sich eine Verteilung über die Verweilzeit in der Aktivierungsvorrichtung, das Verfahren kann aber wieder kontinuierlich betrieben werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im Aktivierungskreislauf hinter der
Aktivierungsvorrichtung in Schritt b) ein Kühlgas zugeführt. Dadurch ist eine zusätzliche
Kühlung im Aktivierungskreislauf in sehr effizienter Weise möglich. Da im
Aktivierungskreislauf in einer Trennvorrichtung ohnehin das mineralische Material vom
Gasstrom abgetrennt wird, um nur das mineralische Material zurückzuführen, stellt die direkte Kühlung mittels zusätzlichem Kühlgas keinen zusätzlichen Prozessschritt dar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Aktivierungsgrad des mineralischen Materials im Aktivierungskreislauf während Schritt b) erfasst. Dieses kann durch Probennahme, bevorzugt jedoch innerhalb des Aktivierungskreislaufs, beispielsweise mittels Röntgenbeugung, erfolgen. Der Schritt b) wird beim Erreichen eines vorgegebenen Zielaktivierungsgrades beendet. Da das mineralische Material regelmäßig die Aktivierungsvorrichtung verlässt, ist die Möglichkeit der Analytik in wesentlich einfacher Wiese gegeben, als würde die Aktivierung in einem einzigen
Durchlauf durch die Aktivierungsvorrichtung erfolgen, da dann nur eine Analyse am fertigen Produkt erfolgen kann und damit eine Regelung erst nachfolgendes Material betrifft.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Schrittes b) die
Temperatur des mineralischen Materials erfasst. Dadurch kann und wird die Verweilzeit und/oder die Zufuhr von Kühlgas in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur geregelt.
Die Temperatur des mineralischen Materials wird deutlich unter 300 °C, bevorzugt unter 250 °C, besonders bevorzugt unter 170 °C, höchst bevorzugt unter 130 °C gehalten. Ziel ist eben eine reine mechano-chemische Aktivierung, die alle Nachteile der thermischen
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Aktivierung vermeidet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich sogar bei den sehr hohen Energieeinträgen von 500 bis 700 kWh/t Temperaturen zwischen 100 und 120 °C erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Schrittes b) die
Aktivierungsvorrichtung mit einem Gasstrom zwischen 0,5 und 10 Nm3kg (Normkubikmeter pro Kilogramm) Material betrieben. Wie bereits ausgeführt erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren einen vergleichsweise hohen Gasstrom durch die
Aktivierungsvorrichtung, sodass durch die vergleichsweise große Menge an Gas eine große Menge an Wärme unmittelbar abgeführt werden kann. Ein vergleichbarer
Gasstrom in einer konventionellen mechano-chemischen Aktivierung würde zu einer zu kurzen Verweilzeit und damit einer nicht ausreichenden Aktivierung führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Schrittes b) die
Aktivierungsvorrichtung mit einem Gasstrom bezogen auf den freien durchströmten
Querschnitt der Aktivierungsvorrichtung zwischen 1000 und 20.000 Nm3m?h (Normkubikmeter pro Quadratmeter und Stunde) betrieben. Wie bereits ausgeführt erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren einen vergleichsweise hohen Gasstrom durch die Aktivierungsvorrichtung, sodass durch die vergleichsweise große Menge an Gas eine große Menge an Wärme unmittelbar abgeführt werden kann. Ein vergleichbarer
Gasstrom in einer konventionellen mechano-chemischen Aktivierung würde zu einer zu kurzen Verweilzeit und damit einer nicht ausreichenden Aktivierung führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Schrittes b) die
Aktivierungsvorrichtung mit einer Beladung des Aktivierungsraumes von 5 bis 500 kg/m° betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden während des Schrittes b) über die Aktivierungsvorrichtung wenigstens 300 kWh/t Material eingebracht. Ein derartig hoher Energieeintrag hat bei einer einfachen konventionellen mechano-chemischen
Aktivierung den Nachteil, dass durch die entstehende Wärme bei dem Prozess das
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Material zu stark erhitzt, und so Temperaturen von 300 °C oder mehr erreicht werden kônnen und so das Material negativ verändert wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum mechano- chemischen Aktivierung eines mineralischen Materials. Die Vorrichtung ist bevorzugt zur
Ausführung des erfindungsgemäBen Verfahrens ausgebildet. Die Vorrichtung weist eine
Materialzufuhr, eine Aktivierungsvorrichtung, eine Trennvorrichtung und einen
Materialauslass auf. Die Aktivierungsvorrichtung weist einen Aktivatoreinlass und einen
Aktivatorauslass auf, um das mineralische Material zuzuführen und abzuführen. Die
Trennvorrichtung weist einen Trenneinlass und einen Trennauslass auf. Der
Trennauslass ist für das feste Material vorgesehen. Zusätzlich weist die Trennvorrichtung noch einen Gasauslass auf. Die Materialzufuhr ist mit dem Aktivatoreinlass schaltbar verbunden. Das bedeutet, dass zum Befüllen während Schritt a) die Materialzufuhr mit dem Aktivatoreinlass verbunden ist und in den Schritten b) und c) getrennt ist. Der
Materialauslass ist mit dem Trenneinlass verbunden. Der Trennauslass ist schaltbar mit dem Aktivatoreinlass oder dem Materialauslass verbunden. In den Schritten a) und b) ist der Trennauslass mit dem Aktivatoreinlass verbunden und in Schritt c) ist der
Trennauslass mit dem Materialauslass verbunden. Dadurch ist die Vorrichtung zwischen dem Befüllen (Schritt a)), dem Kreislauf (Schritt b)) und dem Entleeren (Schritt b)) umschaltbar.
Damit unterscheidet sich die Vorrichtung von klassischen Vorrichtungen, in denen hinter der Aktivierungsvorrichtung eine gréRenselektive Trennung erfolgt, wovon eine Fraktion zurück zur Aktivierungsvorrichtung und eine andere Fraktion zum Materialauslass geführt wird. Die Trennvorrichtung dient lediglich der Trennung der festen von den gasférmigen
Bestandteilen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen
Rohmaterialspeicher auf. Der Rohmaterialspeicher ist vor der Materialzufuhr angeordnet.
Die Vorrichtung weist weiter einen Produktspeicher auf. Der Produktspeicher ist hinter dem Materialauslass angeordnet. Dieses dient dazu, das erfindungsgemäße Verfahren, welches einen diskontinuierlichen Betrieb aufweist, in einen kontinuierlichen Betrieb
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Produktspeicher eine schnelle Entleerung und somit eine Verkürzung der nicht produktiven Zeit.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Trennvorrichtung ein Zyklon, ein
Staubfilter oder eine Kombination hieraus.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Trennauslass und dem Aktivatoreinlass sowie dem Materialauslass ein Zwischenspeicher angeordnet.
Dadurch kann die Materialmenge im Kreislauf erhöht werden. Durch die Verweilzeit des
Materials im Zwischenspeicher wird ein weiterer Wärmeabfluss ermôglicht. Dieser
Zwischenspeicher kann auch als Wärmetauscher ausgeführt werden.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist zwischen dem Trennauslass und dem
Aktivatoreinlass sowie dem Materialauslass ein weiterer Zwischenspeicher angeordnet.
Hierbei ist der Aktivierungskreislauf zwischen dem Zwischenspeicher und dem weiteren
Zwischenspeicher umschaltbar. Beispielsweise kann in einem ersten Zyklus der
Aktivierungskreislauf durch den Zwischenspeicher laufen. Nach dem Ende des Zyklus läuft der Aktivierungskreislauf durch den weiteren Zwischenspeicher (Schritt b)), während der Zwischenspeicher mit dem Materialauslass verbunden und entleert wird (Schritt c)).
Damit kann eine Parallelisierung und eine Reduktion der Totzeit erreicht werden.
In einer weiteren Weiterbildung dieser Ausführungsform sind der Zwischenspeicher und der weitere Zwischenspeicher mit der Materialzufuhr verbindbar. Dadurch kann, während beispielsweise der Zwischenspeicher im Aktivierungskreislauf und somit im Schritt b) betrieben wird, der weitere Zwischenspeicher durch die Materialzufuhr bereits befüllt werden und somit die Totzeit weiter reduziert werden.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 erstes Beispiel
Fig. 2 zweites Beispiel
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Fig. 3 drittes Beispiel
Fig. 4 viertes Beispiel
Fig. 5 fünftes Beispiel
In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel gezeigt. Aus der Materialzufuhr 10 wird über den
Aktivatoreinlass 22 zu aktivierendes mineralisches Material in die Aktivierungsvorrichtung 20 eingebracht, dort aktiviert und über den Aktivatorauslass 24 und den Trenneinlass 32 in die Trennvorrichtung 30 eingebracht. Die Trennvorrichtung 30 kann hierbei bevorzugt zweistufig aus einem Abscheidezyklon und einem Filter ausgebildet sein, um eine gute
Trennleistung und -effizienz zu erreichen. Das Gas wird dabei über den Gasauslass 34 abgeführt und das mineralische Material über ein Schaltelement 50 zurück zum
Aktivatoreinlass 22 geführt. Ist der gewünschte Füllgrad der Aktivierungsvorrichtung 20 erreicht, wird die Materialzufuhr 10 beendet. Somit wird das mineralische Material innerhalb des Aktivierungskreislaufs aus Aktivierungsvorrichtung 20 und
Trennvorrichtung 30 im Kreis gefahren. Nach ausreichender Aktivierung wird das
Schaltelement 50 so geschaltet, dass das aktivierte mineralische Material vom
Trennauslass 34 zum Materialauslass 40 geführt wird. Damit sind die drei Schritte des
Verfahrens beendet und das Verfahren beginnt von vorne.
Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel, welches zusätzlich zum in Fig. 1 gezeigten ersten
Beispiel durch eine zusätzliche Kühlgaszufuhr 60 hinter dem Aktivatorauslass 24 unterscheidet und so eine zusätzliche Kühlung ermöglicht.
Das in Fig. 3 gezeigte dritte Beispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten
Beispiel dadurch, dass vor der Materialzufuhr 10 ein Rohmaterialspeicher 12 und nach dem Materialauslass 40 ein Produktspeicher 42 angeordnet ist. Dadurch ist eine einfache
Einbindung in einen größeren kontinuierlichen Prozess möglich.
Fig. 4 zeigt ein viertes Beispiel, welches sich von dem in Fig. 3 gezeigten dritten Beispiel dadurch unterscheidet, dass nach dem Trennauslass 34 ein Zwischenspeicher 70 angeordnet ist.
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In Fig. 5 ist ein fünftes Beispiel gezeigt, dass sich primär von dem in Fig. 4 gezeigten vierten Beispiel dadurch unterscheidet, dass parallel zum Zwischenspeicher 70 ein weiterer Zwischenspeicher 72 angeordnet ist. Zusätzlich ist die Materialzufuhr 10 nun über der Zwischenspeicher 70 beziehungsweise den weiteren Zwischenspeicher mit dem
Aktivatoreinlass 22 verbindbar. Dafür werden vier Schaltelemente 50 verbunden, um entweder den Aktivierungskreislauf aus der Aktivierungsvorrichtung 20, der
Trennvorrichtung 30 und dem Zwischenspeicher 70 oder der Aktivierungsvorrichtung 20, der Trennvorrichtung 30 und dem weiteren Zwischenspeicher 72 zu bilden. Der nicht im
Aktivierungskreislauf geschaltete andere Zwischenspeicher 70, 72 kann dann parallel zum im Aktivierungskreislauf ablaufenden Aktivierungsschritt b) entleert (Schritt c)) und anschließend erneut befüllt (Schritt a)) werden. Dadurch können Standzeiten vermieden werden.
Bezugszeichen 10 Materialzufuhr 12 Rohmaterialspeicher
Aktivierungsvorrichtung 22 Aktivatoreinlass 24 Aktivatorauslass 20 30 Trennvorrichtung 32 Trenneinlass 34 Trennauslass 36 Gasauslass 40 Materialauslass 42 Produktspeicher
Schaltelement 60 Kihlgaszufuhr 70 Zwischenspeicher 72 weiterer Zwischenspeicher

Claims (13)

240514P00BE/240514P00DE 09.01.2025/103510 11/16 Patentansprüche
1. Verfahren zur mechano-chemischen Aktivierung eines mineralischen Materials, wobei das Verfahren mit einer Aktivierungsvorrichtung (20) durchgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Befüllen eines Aktivierungskreislaufes, in dem die Aktivierungsvorrichtung (20) enthalten ist, mit dem zu aktivierenden mineralischen Material, b) Mechano-chemisches Aktivieren des mineralischen Materials, wobei das Material im Kreislauf aus der Aktivierungsvorrichtung (20) heraus und wieder in die Aktivierungsvorrichtung (20) hineingeführt wird, c) Entleeren des Aktivierungskreislaufes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mineralische Material in Schritt b) 2 bis 20 mal, bevorzugt 5 bis 12 mal, die Aktivierungsvorrichtung (20) durchläuft.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aktivierungskreislauf hinter der Aktivierungsvorrichtung (20) in Schritt b) ein Kühlgas zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsgrad des Materials im Aktivierungskreislauf während Schritt b) erfasst wird und der Schritt b) beim Erreichen eines vorgegebenen Zielaktivierungsgrades beendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes b) die Temperatur des Materials erfasst wird und die Verweilzeit und/oder die Zufuhr von Kühlgas in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes b) die Aktivierungsvorrichtung (20) mit einem Gasstrom zwischen 0,5 und 10 Nm3/kg (Normkubikmeter pro Kilogramm) Material betrieben wird.
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7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes b) die Aktivierungsvorrichtung (20) mit einem Gasstrom bezogen auf den freien durchströmten Querschnitt der Aktivierungsvorrichtung zwischen 1000 und 20000 Nm°/m?h (Normkubikmeter pro Quadratmeter und Stunde) betrieben wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes b) die Aktivierungsvorrichtung (20) mit einer Beladung des Aktivierungsraumes von 5 bis 500 kg/m? betrieben wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes b) über die Aktivierungsvorrichtung (20) wenigstens 300 kWh/t Material eingebracht werden.
10. Vorrichtung zum mechano-chemischen Aktivierung eines mineralischen Materials, wobei die Vorrichtung eine Materialzufuhr (10), eine Aktivierungsvorrichtung (20), eine Trennvorrichtung (30) und einen Materialauslass (40) aufweist, wobei die Aktivierungsvorrichtung (20) einen Aktivatoreinlass (22) und einen Aktivatorauslass (24) aufweist, wobei die Trennvorrichtung (30) einen Trenneinlass (32) und einen Trennauslass (34) aufweist, wobei die Materialzufuhr (10) mit dem Aktivatoreinlass (22) schaltbar verbunden ist, wobei der Aktivatorauslass (24) mit dem Trenneinlass (32) verbunden ist, wobei der Trennauslass (34) schaltbar mit dem Aktivatoreinlass (22) oder dem Aktivatorauslass (24) verbunden ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Rohmaterialspeicher (12) aufweist, wobei der Rohmaterialspeicher (12) vor der Materialzufuhr (10) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung einen Produktspeicher (42) aufweist, wobei der Produktspeicher (42) hinter dem Materialauslass (40) angeordnet ist.
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09.01.2025/103510 13/16
12.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (30) ein Zyklon, ein Staubfilter oder eine Kombination hieraus ist.
13.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trennauslass und dem Aktivatoreinlass (22) sowie dem Materialauslass (40) ein Zwischenspeicher (70) angeordnet ist.
LU103510A 2025-01-17 2025-01-17 Mechano-chemische Aktivierung mineralischer Materialien LU103510B1 (de)

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